煤化工行业学习资料(基础)

煤化工行业学习资料（基础）

1、煤化工

以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业。

元素分析：全面测定煤中所含化学成分的分析叫元素分析。对燃烧有影响的成分包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量百分数表示。

煤的工业分析是利用煤在加热燃烧过程中的失重进行定量分析，测定煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的成分。

煤里面都含有水分，水分的含量和存在状态与外界条件和煤的内部结构有关。根据水在煤里面的存在状态，将煤中水分分别称为外在水分、内在水分以及同煤中矿物质结合的结晶水、化合水。

煤的工业分析中测定的水分可分为收到基水分和分析基水分两种。

2、煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的。这个转变过程叫植物的成煤作用。一般认为，成煤过程分为两个阶段泥炭化阶段和煤化阶段。

煤的组成：以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素，即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。

煤的灰分：指煤完全燃烧后剩下来的残渣。这些残渣几乎全部来自于煤中的矿物质。煤的组成以有机质为主体，有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫5种元素组成。

3、煤的热解—干馏

在隔绝空气的条件下，煤在不同温度下发生的一系列物理、化学变化的复杂过程。其结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品。煤的热解也称为煤的干馏或热分解。按热解最终温度不同可分为高温干馏900~1050℃、中温干馏700~800℃、低温干馏500~600℃。

4、煤的铝甑低温干馏试验

为了评定煤的炼油适合性以及干馏产物，常用铝甑低温干馏试验方法。要点是将煤样装在铝甑中，以一定程序加热到510℃，保持一定时间，测定所得的焦油、热解水和半焦和煤气的产率。评价煤的低温干燥焦油产率时用空气干燥基指标Tarad。Tarad>12%称为高油煤，Tarad=7~12%称为富油煤，T arad≤7%称为含油煤。

5、煤气化炉的分类

按气化炉中的流体力学条件：固定床、流化床、气流床。

按压力：常压气化、加压气化。大于2MPa的气化统称为加压气化。

按排渣方式：固态排渣、液态排渣。气化残渣以固态方式排出气化炉的称固态排渣。

气化残渣以液态方式排出又经急冷变成熔渣排出气化炉外的称为液态排渣。

6、干法与湿法的比较

（1）优点

①干煤粉进料，气化效率高：与湿法进料相比，气化1kg煤至少可以减少蒸发约

0.35kg水。如果将这部分水气化并将其加热到1500℃左右，这大约需要2600kJ的热量，假设1kg干煤的热量是26000kJ，这意味着原料煤中约10%左右热量已被用掉。显然从能量利用的角度来说干法进料是有利的，其冷煤气效率比湿法进料约提高10个百分点。

②煤种适应性广：从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的活性几乎没有要求，对煤的灰熔点范围比其他气化工艺较宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样能够气化，但经济性稍差。

③氧耗低：与湿法进料水煤浆气化相比，氧气消耗低（15%~25%），与之配套的空分装置投资可相对减少。

④气化炉物耐火砖衬里，维护量少，气化炉内无转动部件，运转周期长，无需备用炉。

（2）缺点

①气化压力低：干法气化由于受粉煤加料方式的限制，气化压力一般为3.0MPa。

②粉煤制备投资高、能耗高，且没有水煤浆制备环境好。粉煤制备对原料煤含水量要求比较严格，需进行干燥，能量消耗高。粉煤制备一般采用气流分离，排放气需进行洗涤除尘，否则易带来环境污染，这样使制粉系统投资增加。

③安全操作性能不如湿法气化。主要体现在粉煤的加压进料的稳定性不如湿法进料，会对安全操作带来不良影响。湿法气化由于将粉煤流态化（水煤浆）易于加压、输送。

7、煤制气流程

备煤——气化——变换

（1）在变换过程中，粗煤气变换装置的任务是将粗煤气中的CO变换为H2，以满足合成气对甲烷合成要求H2/CO=3.2，同时回收变换反应热，最后将煤气冷却至40℃送入低温甲醇洗装置。

（2）在变换过程中的煤气水分离：利用无压重力沉降原理、焦炭过滤吸附特性和煤气水中不同组分的密度差，把煤气水中的含尘焦油、纯焦油、油分离出来。利用气体在液体中因压力降低溶解度减小的原理，经闪蒸膨胀，分离出煤气水中溶解的CO2、CO、NH3等气体。

（3）在变换过程中的酚、氨回收装置：主要采用了萃取、精馏、蒸馏的工艺原理。

8、煤制油工艺

以煤为原料和燃料，采用干粉煤气化工艺制成合成气，合成气经过净化后采用高温浆太床F-T合成工艺制取中间油品，再经过油品加工装置制取成品油。工艺生产装置包括六大装置，即空分装置、气化装置、净化装置、尾气转化装置、油品合成装置和油品加工装置。

（1）精脱硫技术方案选择

本单元的原料为低温甲醇洗后的变换气和非变换气，总硫含量为0.1ppm，为满足F-

T合成反应要求，需要将硫含量进一步脱至小于0.05 ppm，属于气体精细脱硫，应采用干法脱硫技术。原料气的主要硫成分为H2S和COS，温度为常温，常用的常温干法脱硫剂主要是氧化锌或特种氧化铁，本项目原料气的特点是来自低温甲醇洗的脱硫气，含硫量非常低，采用的是干法精细脱硫技术。

（2）油品合成装置

将净化后的合成气经过F-T合成工艺制取轻质石脑油、稳定重油和精滤蜡等中间产品，为维持系统惰性气体的平衡，需要排出一定量的合成气。油品合成装置包括F-T合成单元、还原单元、蜡过滤单元、脱碳单元、膜分离单元。

（3）油品加工装置

①加氢反应部分：该部分的换热流程有两种，一种为单相换热，炉后混油；另一种是混相换热，部分炉前混氢。

②加氢反应产物分离部分：该部分分离流程有两种，一种为冷高分流程；另一种是热高分流程。

冷高分流程是全部的反应产物经过空冷器后进行气液分离。

热高分流程：全部反应产物在空冷器钱在某温度下先进行一次气液分离，闪蒸出的油气再经换热空冷后进行二次分离，称之为热高分方案或温高方案。

③加氢精制的主要反应有：加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HDN）、加氢脱氧（HDO）和加氢脱金属（HDM）反应以及烯烃和芳烃（主要是稠环芳烃）的加氢饱和反应；此外还有少量的开环、断链和缩合反应。

（4）尾气转化装置

将尾气中的烃类组分先转化为合成气，合成气经变换和MDEA（甲基二乙醇胺）脱碳后生成富氢气体，再经PSA制氢装置脱除其中的惰性气组分，为全厂提供纯氢。

9、煤的加工主要有气化、直接液化、炼焦、低温干馏等其他工艺。

煤炭气化可用于生产各种洁净的燃料气，是洁净的能源，是生产各类煤基化学品（氨、甲醇、二甲醚、醋酸、醋酐等）、煤基液体燃料、煤基低碳烯烃、制氢、先进IGCC发电、多联产系统的关键技术。

高温炼焦生产焦炭的同时，还产生了大量的焦炉煤气和煤焦油。

煤直接液化，即煤高压加氢液化，可生产液体燃料和化学产品。

10、煤炭洗选加工

煤炭洗选加工简称选煤，选煤是根据原煤（密度1200~1600kg/m3）与其中的矿物质（如FeS2，密度4950~5100 kg/m3）、煤矸石（密度1800~2600kg/m3）等杂质的密度、表面物理化学性质及其他性质的差别，清除原煤中的有害杂质，降低灰分、硫分和水分，改善煤炭质量的过程。

煤炭洗选加工分为三个阶段，①准备阶段：对原煤进行储存、破碎、筛分、拣矸等

环节，为分选作业准备好粒度适当的原煤；②分选阶段：使用各种分选机械，使煤和矸石矿物杂质分离，分成不同产物；③产物处理阶段：主要是对选后的各类产物进行脱水、浓缩、过滤、压滤和干燥等，最终把选后产物收集成不同产品。

按选煤方法不同，可分为物理选煤、化学选煤及微生物选煤等方法：

（1）物理选煤：根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选。主要的物理分选方法有：

①重力选煤：根据煤与矸石密度差别，实现煤与矸石分选的方法，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。跳汰选煤是将细煤粒混合物，在垂直升降的变速介质流中，按密度差异进行分层和分离的重力选煤方法。在跳汰选煤过程中，以水作为分选介质时称为水力跳汰；若以空气作为分选介质则称为风力跳汰。重介质选煤是根据阿基米德原理，将被分选煤，置于密度介于煤与矸石密度之间的重液体或重悬浮液中，按密度差异实现分层和分离的选煤方法。重介分选机根据分选粒度范围分为块状物料分选机和粉状物料分选机，块状物料分选机油斜轮重介分选机、立轮重介分选机、刮板式重介分选机及筒形重介分选机等，而用于分选粉状物料的一般为重介质旋流器。

②浮游选煤：根据煤与矸石表面物理化学性质（如表面润滑性）的差别进行分选，多用于分选细粒煤（一般小于0.5mm）的选煤方法。

③磁选：利用煤和杂质的磁性差异进行分选，实际应用中较少。

（2）化学选煤：借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺工程。根据化学药剂种类和反应原理的不同，可分为碱处理、溶剂萃取和氧化法等。因经济成本太高未能实际应用。

（3）微生物选煤：直接或间接地利用微生物的新陈代谢过程，能够有选择性地氧化有机或无机硫的特点，达到脱硫目的。

11、炼焦

焦炭：由烟煤、沥青或其它液体碳氢化合物为原料，在隔绝空气的条件下干馏得到的固体产物称为焦炭。根据干馏温度高低，可分为高温（950~1050℃）焦炭和低温焦炭（500~700℃）焦炭。

焦炉煤气主要成分是氢气、甲烷以及一氧化碳，是大吨位能源资源和化工原料。

煤焦油：是煤黑色或黑褐色的粘稠状液体，是一种基础原料，需对其进行加工提炼后分级利用。

在高温炼焦的过程中，煤料咋隔绝空气的条件下，随着温度的变化经历着干燥预热、热解、熔融、黏结、收缩、成焦等物理化学过程：

（1）烟煤的干燥预热阶段：从常温加热到200℃，烟煤在炭化室主要是干燥预热，并放出吸附于煤表面和气孔中的二氧化碳和甲烷气体，煤没有发生外形上的变化。加热到200~350℃时候，煤开始分解，产生气体和液体，主要分解出化合水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、硫化氢等气体，此时焦油蒸出量很少。

（2）生成胶质体阶段：煤加热至350~420℃范围内，煤中的大分子结构发生分解，

一些侧链和交联键相继断裂，生成大量的分子量较小的有机化合物。

（3）半焦收缩阶段：温度上身到450~650℃，继续进行热解，整个系统则发生了剧烈的聚合、缩合反应，胶质体中的液体不断分解，气体不断析出，胶质体黏度不断增加，在液体表面开始固化，形成硬壳（半焦）。

（4）生成焦炭阶段：650~950℃，半焦内的有机物质继续进行热分解和热缩聚，此时主要析出气体，半焦继续收缩。

12、炼焦炉

焦炉是由三室两区组成的，即炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶区和基础部分。

焦炉结构的发展经历了土法炼焦、倒焰式焦炉、废热式焦炉和现代的蓄热式焦炉。

土法炼焦：将煤成堆干馏，后来演变成置于地上或地下的窑中，依靠干馏时产生的煤气和部分煤直接燃烧产生的热量来炼制焦炭。

倒焰式焦炉：将成焦的炭化室和加热的燃烧室用隔墙分开的焦炉，在墙的上部设有通道，炭化室内煤干馏时产生的煤气经此流入燃烧室内，桶来自炉顶的通风道内的空气汇合，自上而下边流动边燃烧。

废热式焦炉：各炭化室按一定的顺序装煤、出焦，使全炉的煤气量及煤气组成接近不变，燃烧产生的高温废气直接排入大气。

蓄热式焦炉：具有回收废气热量装置，该焦炉所产生的焦炉煤气，用于自身加热时只需煤气产量的一半左右。

主要炉型分类：

①根据装煤方式不同，分为顶装（散装）焦炉和侧装（捣固）焦炉。

②根据火道结构不同，分为二分式、双联式及少数的过顶式焦炉。

③根据煤气加入方式不同，分为下喷式或侧入式。

④根据加热方法不同，分为单热式焦炉或复热式焦炉。

⑤根据高向加热均匀性方式不同，分为高低灯头、分段燃烧和废气循环三种方式。

目前应用较多的炉型是双联火道、废气循环、加热煤气下喷的复热式焦炉。

13、炼焦化学产品的回收工艺

回收工艺：将荒煤气中的氨、苯族烃、硫化物、煤焦油等有用的化学产品加以回收，同时除去煤气中有害物质的过程。

煤气冷却和冷凝的主要设备包括煤气初冷器、机械化焦油氨水澄清槽、冷却水封槽以及各种接受槽和贮槽。

煤气输送所用的鼓风机主要有两种，离心式鼓风机和罗茨鼓风机。

14、氨的回收

焦炉煤气回收氨主要有硫酸洗氨法、水洗氨法和磷酸吸氨法。

硫酸洗氨法是以硫酸为吸收液回收煤气中的氨，同时制成硫酸铵，简称硫铵。

硫酸铵生产工艺流程：

（1）饱和器法生产硫酸铵是除去焦油雾的煤气经过预热器预热后，进入饱和器中央煤气管，经泡沸伞穿过母液层鼓泡而出，煤气中的氨即被硫酸吸收，同时吡啶碱也被吸收下来。煤气穿过饱和器，进入除酸器，分离出所夹带的酸雾后被送往脱硫或粗苯回收工段。

（2）无饱和器法生产硫酸铵是采用不饱和过程吸收氨，得到不饱和硫酸铵溶液，然后在另外一个设备中结晶，称无饱和器法生产硫酸铵。

15、焦化厂生产硫酸铵时，煤气中的轻吡啶盐基与氨一起被饱和器中的母液吸收，可将这种母液加工制取粗轻吡啶。

粗轻吡啶回收原理：吡啶是粗轻吡啶中含量最多、沸点最低的组分，故以回收吡啶为例来说明回收原理。吡啶呈弱碱性，比氨的碱性还要弱，遇酸则中和成盐，因此在饱和器中煤气中的吡啶和硫酸作用生成酸式盐或中性盐。

粗轻吡啶回收工艺流程：母液从硫铵结晶槽中满流至母液沉淀槽，在此母液进一步使硫酸铵结晶沉淀，并除去母液面上的焦油，然后进入中和器。在此用从蒸氨分缩器来的10%~12%的氨气进行中和，分离出吡啶。大量的反应热及氨气的冷凝热使中和器内母液温度高达95~99℃，在此温度下吡啶蒸气、氨气、硫化氢、氰化氢、二氧化碳、水气极少量油气和酚等从中和器逸出，进入冷凝冷却器，冷却到30~40℃冷凝液进入油水分离器，上层的吡啶流入计量槽，然后放入贮槽，下层的分离水则返回中和器。中和所消耗的氨并没有损失，而是以硫铵状态随吡啶母液流回到饱和器母液系统。

16、无水氨的制取

以磷酸铵溶液吸收煤气中氨生成磷酸氢二铵富液，富液解吸所得到的氨气冷凝液，经精馏后得到无水氨，此法称弗萨姆方法。

无水氨生产工艺流程：电捕焦油器清除了焦油雾后的煤气进入两段喷洒吸收塔的下部，与从解吸塔出来的贫液逆流接触。煤气中约有99%的氨气被吸收后，进入洗苯工序。塔后煤气中含氨为0.02~0.1g/m3，由于溶液中部分水分蒸发到煤气中去，吸收塔后煤气露点温度升高12~15℃。吸收塔底的富氨溶液，少部分在泡沫浮选焦油器中，在空气鼓泡作用下脱出焦油，然后送去解吸。大部分富液用于循环喷洒，循环喷洒量约为送去解吸液量的30倍。

17、粗苯的回收

脱氨后的焦炉煤气中含有苯系化合物，其中以苯含量为主，称为粗苯。回收粗苯过程包括煤气最终冷却和萘的清除、洗油吸收煤气中粗苯和吸收油脱粗苯三个工序。

（1）煤气最终冷却和洗萘

在生产硫酸铵的化学产品回收工艺系统中，饱和器后的煤气温度为55~60℃，回收煤气中苯族烃的适宜温度为20~27℃，为了有效地利用洗油吸收煤气中苯族烃，在回收苯族烃之前要进行最终冷却。在终冷时有萘从煤气中析出，若用一般的管壳式冷却器进行冷却，析出萘容易堵塞管路，故采用直接式冷却器，将水中悬浮的萘冲洗下来。

目前国内焦化厂采用的煤气终冷和除萘工艺流程主要有三种：煤气终冷和机械化除

萘、终冷和焦油洗萘、终冷和油洗萘。

（2）洗油吸收煤气中粗苯

终冷除萘后的含粗苯20~40g/m3的煤气进入洗苯塔（粗苯吸收塔），塔从上向下喷淋洗油，煤气自下而上流动，煤气与洗油逆流接触，洗油吸收粗苯成为富苯洗油，简称富油。富油脱掉吸收的粗苯称贫油。贫油在洗苯塔吸收粗苯又成为富油。脱苯后的贫油经冷却后再送入贫油槽循环使用。富油含苯2.0%~2.5%，贫油含苯0.2%~0.4%。塔后煤气中粗苯含量要求低于2g/m3。

（3）吸收油脱出粗苯

富油是洗油和粗苯完全互溶的混合物，其沸点是取决于洗油和粗苯的沸点及粗苯在洗油中的溶解度。洗油的沸点为230~300℃，而富油的主要成分是洗油，用一般的蒸馏方法进行分离，洗油质量恶化，粗苯有较大损失。为了降低脱苯蒸馏温度，工业上采用水蒸气蒸馏和减压蒸馏。我国焦化厂多采用水蒸气蒸馏法。用水蒸气加热脱苯蒸馏，粗苯回收率可达95%左右。

18、富油脱苯工艺流程

分为一种苯（粗苯）、两种苯（轻苯和重苯）、三种苯的工艺流程。

（1）一种苯工艺流程

来自洗苯工序的富油首先和脱苯塔顶逸出的油气和水蒸气混合物加热，然后和脱苯塔底排出的热贫油换热，温度达到110~130℃进入脱水塔；脱水后的富油用油泵从塔底抽送到管式加热炉，加热到180~190℃进入脱苯塔；脱苯塔顶逸出的粗苯蒸汽与富油换热之后进入冷凝冷却器，水蒸气被冷却下来，粗苯和水一同进入油水分离器进行分离。分离出来的粗苯进入回流槽，部分粗苯送入塔顶做回流。其余作为产品采出。从脱苯塔底部出来的热贫油经贫富油换热器换热后流入贫油贮槽，冷却到常温后送回洗苯塔循环使用。

（2）两种苯工艺流程

与生产一种苯流程不同的是从脱苯塔顶逸出的粗苯蒸气经分凝器进入两苯塔。两苯塔顶逸出的73~78℃轻苯蒸气经冷凝冷却分离出水后，进入轻苯回流槽，部分送至塔顶作回流，其余作为产品采出。塔底引出重苯。

19、粗苯的加工与精制

粗苯精制的目的是得到苯、甲苯、二甲苯等产品。

轻苯催化加氢净化的基本原理是将轻苯在高温、高压和催化剂条件下加氢反应，使得其中的含硫化合物、含氮化合物和含氧化合物生成硫化氢、氨和水，将不饱和烃类转化为饱和烃和环烷烃，然后用碱水洗涤，从轻苯中除去硫化物和氨等物质，以达到净化的目的。

催化加氢精制工艺流程包括粗苯的预备蒸馏、轻苯加氢预处理、莱托加氢和苯的精制：

（1）粗苯预备蒸馏

原料粗苯经预热器加热至90℃后进入减压预蒸馏塔（两苯塔），在约26.7kPa的压力下进行蒸馏，塔顶出来的轻苯油气冷凝冷却、分离后所得的轻苯为苯加氢的原料，塔底重苯作为生产古马隆树脂的原料。

（2）轻苯加氢预处理

用原料泵把轻苯经预热器后送入蒸发器中，氢气经管式炉加热后也进入蒸发器，轻苯在高温氢气环境下被蒸吹，大大降低了热聚合，器底排出的残油经过滤返回预蒸馏塔。顶部排出的芳烃蒸气和氢气的混合气体进入预反应器，经Co-Mo系列催化剂层，完成预加氢反应，反应是在温度为230~250℃，压力为5.8~5.9MPa的条件下进行。预反应器主要进行苯乙烯加氢生成乙苯的反应。

（3）莱托加氢

预加氢后的油气经管式炉加热到600~650℃，经第一莱托反应器反应后，从反应器底部排出的油气加入适量的冷氢后进入第二反应器，在第二反应器完成最后的加氢反应。轻苯在铬系催化剂（Cr2O3-Al2O3）作用下完成加氢反应。由第二反应器排出的油气经蒸汽发生器、换热、冷凝冷却、分离，分离出的气体（氢气和低分子烃类）送去脱硫；分离出的液体为加氢油。

（4）苯的精制

加氢油预热至120℃后进入稳定塔，稳定塔为加压蒸馏塔，加压蒸馏去除少量的H2S 和H2以及小于C4的烃，使加氢油得到净化后进入白土塔，白土塔内填充的白土是以SiO2和Al2O3为主要成分的活性白土。在白土塔内通过白土吸附，除去一些高沸点芳烃及痕量烯烃和微量H2S，经调节阀加压进入苯塔。苯塔为筛板塔，纯苯蒸气由塔顶馏出，经冷凝后，一部分回流，其余送入碱洗器用10%的NaOH溶液除去微量H2S，苯产品纯度可达99.9%，分离出的不凝气体可作为燃料使用。苯塔底的苯残油，返回轻苯贮槽，重新进行加氢处理。

20、初馏分的加工方法主要是热聚合法，反应在热聚合釜内进行，用间接蒸汽加热，温度控制在60~80℃，聚合时间约16~20h，聚合完成后再进行精馏，蒸出戊烯、二硫化碳、苯馏分等。精馏釜内液体为二聚体，精馏时釜内最终温度不得高于120℃，否则二聚体又能分解为环戊二烯。

21、焦油加工前的准备

（1）焦油质量均匀化

为了保证连续焦油精馏装置正常工作，要求本厂生产焦油和外来的焦油以及杂油按一定比例混合，均匀化。均匀程度一般按含萘量检查，波动不应超过1%。

（2）焦油脱水

目前广泛采用的焦油最终脱水方法是管式炉脱水法。经预处理的原料煤焦油用泵送往管式炉的对流段，连续加热至120~130℃后，然后进入蒸发器内闪蒸脱水，粗焦油中的大部分水分、挥发氨和部分轻油从蒸发器的顶部蒸出，经冷凝冷却器和油水分离器得到轻油和氨水。塔底获得无水焦油，送往焦油储槽。焦油中水分可脱至0.3%~0.5%左右。

（3）焦油脱盐

煤焦油中所含盐分主要是铵盐类。其中一部分为挥发性铵盐，在焦油的最终脱水过程中被除去，但绝大部分固定铵盐仍留在最终脱水后的焦油中，这些固定铵盐有氯化铵、硫氰化铵、硫酸铵等，这些氯化铵占80%左右。当加热到220~250℃，这些固定铵盐会分解成游离酸和NH3。

22、煤焦油蒸馏

是根据煤焦油中各组分沸点的不同，通过加热方式，将煤焦油分割为几个富集化合物馏分的加工过程：

（1）间歇蒸馏工艺流程

由焦油槽用泵将脱水后焦油送入焦油蒸馏釜，焦油蒸馏釜用煤气加热，开始蒸出剩余的水分和轻油，待蒸馏釜上升管蒸汽温度达到170℃时，开始根据温度范围，切取不同温度段的各馏分。轻油和蒽油蒸汽不经过蒸馏塔，而经交通管直接去冷凝冷却器。其余各馏分则经填料蒸馏塔、塔顶分缩器、冷凝冷却器、真空计量槽，而后分别放入各自的接收槽。蒸馏釜内应直接通入水蒸气进行水蒸气蒸馏，以减轻釜底结焦。蒸馏完毕后，冷釜2小时，放出沥青，随即用蒸汽吹扫干净后进行下一次装釜蒸馏。对于规模小的焦油加工一般均采用间歇式焦油蒸馏装置。

（2）煤焦油连续蒸馏工艺流程

按压力分为常压式和减压式连续蒸馏工艺流程。

①煤焦油常压两塔式连续蒸馏：脱水脱盐焦油，通过管式炉加热到400~410℃后，进入蒸发器进行一次蒸发，使混合馏分与沥青分离。液态沥青自底部排出，送往沥青冷却浇注系统。从蒸发器底部逸出温度为372℃的混合馏分蒸汽进入蒽油塔，蒽油塔顶用洗油馏分打回流，底部排出330~355℃的二蒽油馏分，侧线切取280~295℃的一蒽油馏分，其余馏分以气态自塔顶逸出进入馏分塔。轻油蒸汽自塔顶逸出，再经冷凝冷却器和油水分离器得到清油和酚水，轻油部分回流。洗油馏分以225~235℃自馏分塔底排出，部分冷却回流至蒽油塔顶。温度为198~200℃的萘油馏分自塔中部侧线切取。温度为160~170℃的酚油馏分从塔上侧线切取。各馏分通过相应的浸没式冷却器冷却后流入各自的接受槽。

②煤焦油减压连续蒸馏：煤焦油经焦油预热器和软沥青换热器加热到120~130℃进入管式加热炉加热到350℃进入蒸馏塔。塔顶逸出的酚油馏分蒸汽，经酚油冷凝器和冷却器得到酚油馏分，一部分回流送入蒸馏塔顶部。从塔的测线分别切取萘油馏分、洗油馏分和蒽油馏分。在蒸汽发生器内，利用洗油馏分和蒽油馏分的热量产生0.3MPa蒸汽，供装置加热用。各馏分经冷却后送入各自的接受槽。塔底的液态沥青经换热器放出热量后送入浇注系统。酚油冷却器与真空系统连接，以造成系统的负压。

煤焦油蒸馏的主要设备油管式炉、蒸发器、煤焦油馏分塔等。

23、粗酚的提取和精制

粗酚的提取和精制分为酚油馏分洗涤、酚钠蒸吹、酚钠分解和粗酚精制等步骤。

（1）酚油馏分洗涤

酚油馏分洗涤是利用稀碱和稀酸对焦油馏分交替洗涤以除去其中酸性的酚类物质和吡啶物质的过程。

由于酚类物质呈弱酸性，俗称焦油酸。可用10%~14%的苛性钠溶液对馏分进行洗涤，酚类与碱发生中和反应，生成酚钠溶于碱液中，酚钠的密度高于油分而从分离器底部引出。

先将含酚6%~8%、含吡啶3%~4%、温度为79~80℃的酚油馏分与含游离碱6%~8%的碱性酚盐在泵前管道内混合，经泵搅拌打入一次脱酚分离塔，将酚脱至2%~3%左右，生成游离碱含量不大于1.5%的中性酚盐。中性酚盐由分离塔底部排出，经液面调节器流至中性酚钠槽，一次脱酚后的混合馏分从分离塔顶部排出，经缓冲槽与含游离酸5%~6%的酸性硫酸吡啶在泵前管道内混合，经泵搅拌后打入一次脱吡啶分离塔，将吡啶碱含量脱至2%。所生成的中性硫酸吡啶由分离塔底部排出，经液面调节器流入中性硫酸吡啶槽。一次脱吡啶后的混合馏分从分离塔顶部排出，经缓冲槽再与浓度为15%~17%的稀硫酸在二次脱吡啶泵前混合，经泵打入二次脱吡啶分离塔，将吡啶脱至0.7%以下。生成的酸性硫酸吡啶由分离塔底部排出，经液面调节器流入酸性硫酸吡啶高位槽。

经二次脱吡啶后的混合分最后用12%左右的新碱液进行二次碱洗，将含酚量脱至0.5%以下。生成的碱性酚钠由分离塔底部经液面调节器排至碱性酚钠高位槽。净萘混合馏分则由分离器顶部排出，去工业萘油的生产。

（2）酚钠蒸吹

洗涤所得中性酚钠含有中性油、萘、吡啶碱等杂质，会影响粗酚质量，可通过蒸汽直接吹扫除去，可获得净酚钠溶液。

（3）粗酚制取

酚钠盐遇到比酚强的酸会分解产生游离酚。所以酚钠制取方法一般有硫酸法和二氧化碳法。

①硫酸法：用浓度为60%~75%的硫酸，与净酚钠溶液混合，保持温度在90℃以下，两者发生反应。反应生成的粗酚，在分离槽中静置，粗酚与硫酸钠溶液分层，粗酚浮在上层。最下层为密度较大的硫酸钠溶液。

②二氧化碳法：利用高炉烟气或石灰窑气中的二氧化碳，与净酚钠溶液反应分离出粗酚。生成的NaHCO3溶液加热到95℃，则全部转化为Na2CO3，将Na2CO3用石灰乳苛化后得到氢氧化钠。经分离除去CaCO3渣，回收NaOH溶液，再用于酚油馏分洗涤，从而形成氢氧化钠的闭路循环。

（4）粗酚精制

经脱水和脱渣处理的粗酚作为精馏的原料，经过精馏后得到苯酚、甲酚和二甲酚等精酚产品。为了防止粗酚在高温下分解，提高设备能力和降低热量消耗，粗酚精制通常采用减压精馏工艺。粗酚经预热后进入脱水塔，水汽从塔顶逸出，经冷凝后部分回流，另一部分作为酚水排出；塔底脱水粗酚被送入初馏塔。在初馏塔中，塔底获得含二甲酚

以上的重组分，去间歇蒸馏作进一步分离；塔顶逸出主要含苯酚和甲酚的轻馏分，一部分回流，另一部分送往苯酚塔。在苯酚馏分塔中，塔顶获得苯酚馏分，去间歇精馏，可得到纯苯酚产品；塔底流出甲酚馏分，一部分回流，另一部分送往邻甲酚塔。在邻甲酚塔中，塔顶获得邻位甲酚产品；塔底流出残馏分，一部分回流，另一部分送往间、对甲酚塔。在间、对甲酚塔中，塔顶流出间位甲酚产品；塔底残留分，一部分回流，另一部分流出作为二甲酚的生产原料，去间歇精馏分离。

24、粗轻吡啶的精制

粗吡啶制取：酚油馏分经酸洗所得的硫酸吡啶，可用碱性物中和分解，采用的碱性物有氨水、氨气和碳酸钠等。氨分离方法是采用浓度18%~20%的氨水进行中和分解硫酸吡啶。此法得到的硫酸铵母液通过静置分层，从最上层引流获得粗重吡啶类混合物，下层的硫酸铵母液返至硫酸铵生产工序，能够获得硫酸铵产品和粗轻吡啶类混合物。

粗轻吡啶精制：包括脱水、初馏和精馏三个过程。

脱水一般采用苯水共沸脱水法。粗轻吡啶含有约15%的水分，与吡啶形成94℃的共沸溶液，可利用水可与8.8%的苯在69℃时会形成共沸物的特点，将一定量的苯和粗轻吡啶液一并加入初馏塔中，首先馏出苯水共沸物，经冷凝降温后，苯水分离，苯循环利用。然后依次切取纯苯馏分、110~120℃馏分I、120~160℃II馏分、160~200℃III馏分，塔釜残渣排出。将馏分I进行精馏，切取114.5~116.5℃的馏分为纯吡啶，釜底残液与馏分II混合后再继续精馏，切取126~131℃的馏分为α-甲基吡啶馏分，和138~145℃的馏分为β-甲基吡啶馏分。塔釜残液用于提取二甲基吡啶和2,4,6-三甲基吡啶的原料。

25、工业萘的制取

工业萘主要从煤焦油中提取，提取的工业萘含萘95%左右，呈白色或微黄，然后进一步加工成精萘。工用净萘混合馏分生产工业萘一般采用管式炉加热连续精馏流程，有单炉单塔、单炉双塔和双炉双塔等蒸馏工艺流程。

单炉双塔工艺流程：以净萘混合馏分（含萘60%~65%）为原料，经预热器加热升温至约190℃后，进入工业萘初馏塔。从塔顶逸出温度为198℃的酚油蒸汽，经气化锅炉和冷却器冷却至85℃，进入回流槽并发生油水分离后，部分酚油回流至初馏塔顶，其余部分至酚油贮槽。初馏塔底的萘油已基本脱酚，用回流泵送往再沸器加热升温至255℃，再部分回流至初馏塔底，另一部分送入萘精馏塔。从塔顶逸出的温度为276℃的工业萘蒸汽，一路送入再沸器与初馏塔回流油换热，另一路进入气化锅炉，经冷凝冷却后两路合并，以104℃的液态工业萘流入回流槽，一部分工业萘送往精馏塔顶回流，另一部分送往工业萘储槽，由此至转鼓结晶机，经过冷却结晶，即得工业萘产品。精馏塔底油大部分通过管式炉加热循环回流到塔内，供给精馏塔所需的热量，另一部分作为制取甲基萘油原料。

单炉双塔精馏过程的操作要点主要有原料预热温度的稳定、原料组成、处理量和合理采出量的稳定、塔顶温度的控制、塔底液面和塔底温度稳定。

26、精萘的制取

精萘的制取方法主要有工业萘熔融-结晶法、加氢法和硫酸-甲醛洗涤法等方式。

（1）萘熔融-结晶精制

基本原理是当一个熔融液体混合物冷却时，结晶出来的固体组成和原来的液体组成不同，一般来说，固体组分变得更纯。

（2）萘加H2精制

工业萘中所含杂质大多为不饱和化合物，在一定温度、压力下并有催化剂存在时，能与H2反应，相应生成易于分离的H2O、NH3、H2S和烃类化合物。原料工业萘与含H2循环气混合，经过换热器预热后，用泵送入管式炉加热到反应温度，进入固定床反应器。反应器内装有高活性的钴钼催化剂，反应压力为1.4MPa，反应温度达440℃。反应物经冷却后进入气液分离器。分离出来的含H2富气，有一小部分在脱除H2S后放空，而剩余部分补充一定量的新鲜H2气以弥补H2的消耗和损失，由压缩机加压返回系统循环使用。分离出的液体反应物，送入提馏塔。从塔顶馏出的轻质组分，经冷却后再分离器中分离出含H2S、NH3等的轻质油气和乙基苯。从塔底得到精萘产品。

（3）硫酸-甲醛洗涤法

工业萘加热至90~95℃熔化，用浓硫酸洗涤，萘中的不饱和化合物、硫化物和吡啶碱类大部分转入硫酸内，通过静置分离，底部排出硫酸，上部分离出精萘液体。为了深度地除去硫茚和减少因萘磺化损失（约4%~9%），在浓硫酸洗涤后，再在硫酸存在下，用甲醛水液进行甲醛和硫茚反应，最后通过碱中和，排除生成物二硫茚甲烷。经过洗涤后的萘，纯度由95%左右提高到99%以上。

28、制取改质沥青的工艺方法主要有真空闪蒸法、常压热聚法、加压热聚法，其中高温热聚法操作简便，已被广泛采用。热聚法按加热方式不同可分为釜式加热工艺和管式炉加热工艺。

（1）釜式连续流程

中温沥青首先进入反应釜，反应釜底用加热炉进行加热，聚合反应温度，以釜底沥青温度为准，釜底温度由加热炉的煤气量进行调节，温度控制在400℃左右。中温沥青在此进行热聚反应，然后用泵将沥青由釜底送往闪蒸塔进行闪蒸，并调节软化点。塔底改质沥青自流入改质沥青中间槽。定期送往沥青冷却器、沥青高位槽，去冷却成型。反应釜和闪蒸塔顶逸出的反应气和油气分别冷却成液体后，自流入闪蒸油槽，尾气经两个洗涤塔两级洗涤后，送加热炉烧掉。

（2）管式炉连续流程

沥青与改质沥青换热后和循环沥青同时进入加热炉，加热至370~390℃后进入反应器，沥青在反应器内停留8~10h，反应器底部液相一部分去加热炉，其余去闪蒸塔。由反应器和闪蒸塔分离出的油气经冷凝冷却后入一蒽油槽。改质沥青由闪蒸塔底排出。自然冷却到150~180℃的改质沥青，通过冷却成型机制成柱状产品。改质沥青的聚合程度，通过反应器循环沥青量调整。

29、沥青焦

与煤焦炭相比，沥青焦含碳高、灰分低、含硫量低与强度较高等优点。制取沥青焦的常用方法为延迟焦化法，所用原料以软沥青为主，调配少量的脱晶蒽油和焦化轻油。

135℃的原料沥青经换热器加热至270℃时进入分馏塔，在分馏塔釜与自焦化塔来的高温油气混合换热轻油汽化上升，混合油被送入加热炉，在进加热炉入口管的同时向炉管内注入高压水蒸气，以防止因油结焦堵塞管路，被加热的高温油从焦化塔底进入，在塔内发生分解聚合，生成延迟焦和油气，油气去分馏塔。

焦化塔连续进料24小时后，停止进料，对塔内进行蒸汽吹扫，吹出未结焦的油分，再用水降温冷却后卸开塔顶和塔底盖，用高压水力出焦。出焦完毕，重新安装，蒸汽试压，然后切换另一塔顶油气进入塔内进行升温（430~450℃）和升压（0.22~0.26 MPa），当压力平衡时，排掉塔内的凝液和残渣，两塔切换操作，进行下一轮焦化生产。整个生产周期约为48h。

分馏塔以中间盲板为届，分为上半塔是分馏段，下半塔是换热和闪蒸段。从塔顶出来的油气被冷却冷凝后，一部分回流到塔顶，一部分作为轻油产品排出。从盲板上抽出一定量的重油通过与原料沥青换热后，一部分回流塔的中部，一部分作为重油产品排出。

30、煤炭气化的方法

（1）按煤气用途分：生产燃料煤气、生产合成气、生产还原气和氢、联合循环发电。

（2）按气化剂分：空气-蒸汽气化、氧气-蒸汽气化、氢气气化。

（3）按供热方式分：自热式气化法、间接供热气化法、煤的水蒸气气化和加氢气化相结合法、热载体供热。

（4）按反应器的形式分：固定床气化、流化床气化、气流床气化、熔融床气化。

反应煤炭气化过程经济性的主要评价指标有气化强度、单炉生产能力、气化效率、热效率、蒸汽消耗量、蒸汽分解率等。

31、煤炭气化的基本化学反应

（1）碳与氧气间的化学反应：以空气、富氧空气或纯氧为气化剂时，是空气中氧与燃料中碳进行燃烧反应，放出的热量为蒸汽与碳的吸热反应提供热量。

（2）碳与蒸汽间的化学反应：以水蒸气为气化剂时，目的是与灼热的碳反应，得到氢和一氧化碳。这是制造半水煤气的主要反应，碳与蒸汽反应是很复杂的，但主要是碳将氢从水蒸气中还原出来，这种现象称为蒸气分解。

（3）甲烷的生成反应：煤气中的甲烷，一部分来自煤中的挥发物的热分解，另一部分是碳与煤气中的氢气反应以及气体产物之间的反应。

（4）煤中其他元素与气化剂的反应：煤炭中还含有少量的氮元素和硫元素。它们与气化剂氧气、水蒸气以及反应中生成的气态反应产物之间会发生复杂的反应，由此产生了煤气中的含硫和含氮产物，如二氧化硫、硫化氢、硫氧化碳、氨等。这些产物会产生腐蚀和污染，在气体净化时必须除去。

32、固定床气化法

煤炭在固定床气化炉中的气化，也称为块煤气化，包括常压固定床气化和加压固定

床气化两类。常用的气化炉有常压固定床气化炉、加压鲁奇炉等。

常压固定床气化炉所用燃料主要有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等，气化剂有空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等，燃料由移动床上部的加煤装置加入，从底部交替的通入空气和水蒸气，燃料与气化剂逆向流动，反应后的灰渣由底部排出。在稳定的气化条件下，炉内燃料层可分为四个区域，自上而下分别为干燥区、干馏区、气化区（还原层、氧化层）、灰渣区。

间歇法制半水煤气的工艺流程：燃料由加料机从煤气发生炉顶部间歇加入炉内，吹风时，由鼓风机送来的空气（压力1.76~24.5MPa）从炉底进入燃料层，生成的吹风气由炉顶出来，进入燃烧室，与鼓风机送来的二次空气混合，空气中的氧与吹风气中的一氧化碳及其它可燃性气体燃烧，放出的热量使燃烧室内的蓄热砖温度升高。同时吹风气中的细尘坠落在燃烧室的锥形底部。吹风气再经废热锅炉回收显热后由烟囱排入大气。

一次上吹阶段，蒸汽与加氮空气自炉底部进入燃料层，与碳反应生成的半水煤气自炉上部出来，经燃烧室和废热锅炉回收显热后，再经洗气箱及洗气塔进入气柜。下吹制气阶段，蒸汽与加氮空气进入燃烧室，被预热后由煤气炉顶部进入燃料层进行气化反应，生成的半水煤气由炉底排出，经洗气箱、洗气塔送入气柜。二次上吹阶段的流程与一次上吹阶段相同。空气吹净阶段，从炉上部出来的煤气经燃烧室、废热锅炉、洗气箱、洗气塔后进入气柜。燃料气化后生成的灰渣，定期由炉下部排出。

固定层加压连续气化法：煤由加压气化炉顶部的加入炉内，首先经过干燥层、干馏层，然后进入气化层、燃烧层及灰渣层，灰渣由转动的炉篦不断排入灰锁，再定期排出。氧和蒸汽的混合物由炉底连续通入燃料层，进行逆流气化、生成的粗煤气由上部连续排出。

33、气流床气化法

（1）水煤浆加压气化

指煤等固体燃料以水煤浆或水炭浆的形式与气化剂一起通过喷嘴，气化剂高速喷出于料浆并流混合雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工艺过程。水煤浆加压气化反应是一个很复杂的物理和化学反应过程，水煤浆和氧气喷入气化炉后瞬间经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残炭气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO、H2为抓药成分的粗煤气。将原料煤制成可以流动的水煤浆，用泵加压后喷入气化炉内，在高温下与氧进行气化反应，生成（CO、H2）含量大于75%的水煤气。高温煤气与熔融态煤渣，由气化炉下部排出，降温后煤气与灰渣分离，煤气进一步除尘后，送入后工序。

水煤浆加压气化的工艺流程按热回收方法不同，可分为急冷流程和废热锅炉流程，目前国内以急冷流程为主，水煤浆加压急冷流程分为水煤浆制备、水煤浆气化和灰处理三部分。

①水煤浆制备工艺流程

燃料斗中的原料煤，经称量给料器加入磨煤机中，同时按比例向磨煤机中加入一定

量的软水，用添加剂泵将一定量的添加剂也加到磨煤机内，煤在磨煤机内与水、添加剂混合，被湿磨成高浓度的水煤浆。加入添加剂目的是降低水煤浆的粘度，提高水煤浆稳定性。来自氢氧化钠槽中的氢氧化钠溶液，用泵加到磨煤机，浆水煤浆的pH值调节到

7~8。石灰由贮斗经给料输送机送入磨煤机。加入助熔剂石灰目的是降低煤的灰熔点。磨煤机制备好的水煤浆，经过滤除去大颗粒料粒，流入磨煤机出口槽，再经磨煤机出口槽泵，送到气化炉。

②水煤浆气化工艺流程

水煤浆气化炉有两种形式，即直接激冷式的气化炉和装有煤气冷却器的气化炉，其区别在于对高温粗煤气所含的显热的回收利用上。在激冷式的气化炉中，温度高达1370℃的粗煤气在激冷室中用水喷淋，激冷到200~260℃，进而去除灰和脱硫。在激冷过程中会使粗煤气损失掉一部分物理显热，约等于低位发热量的10%。

影响水煤浆气化的主要因素有水煤浆浓度、气化温度、气化压力、气化时间和氧碳比、煤粉粒度及煤质等。

（2）干煤粉加压气化

是煤炭在高温下的热化学反应过程。干煤粉在粉煤气流床气化炉中进行煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化、固体颗粒与气化剂（氧气、水蒸气）间的反应、生成的气体产物中的可燃成分的燃烧、反应生成气体彼此间进行的反应等过程，由于在气化炉内高温条件下发生多相反应，可概括如下：

①粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化：由于气流床气化反应温度很高，煤粉受热速度极快，可认为煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发，同时发生快速的热分解脱除挥发分，生成半焦和气体产物（CO、H2、CO2、H2S、N2、CH4和其他碳氢化合物）。

②固体颗粒与气化剂（氧气、水蒸气）间的反应：脱除挥发分的粉煤固体颗粒或半焦中的固定碳，在高温条件下，与气化剂进行气化反应、挥发分的燃烧反应。剩余的氧与炭发生燃烧和气化反应。

③生成的气体与固体颗粒间的反应：高温的半焦颗粒，除与气化剂水蒸气和氧气进行气化反应外，与反应生成气也存在气化反应。

④反应生成气体彼此间进行的反应：气化反应生成的气体，在高温条件下活性很强。在它们自身被生成的同时，其相互之间也存在着可逆反应。

34、Shell干粉煤气化工艺流程

来自制粉系统的干燥粉煤由氮气经浓相输送至炉前粉煤储仓及煤锁斗，再经由加压氮气加压将细煤粒子由煤锁斗送入两个相对布置的气化烧嘴。气化需要的氧气和水蒸气也送入烧嘴。通过控制加煤量，调节氧量和蒸汽量，使气化炉在1400~1700℃范围内运行。气化炉操作压力为2~4MPa。在气化炉内煤中的灰分以熔渣形式排出。绝大部分熔渣从炉底离开气化炉，用水激冷，再经破渣机进入渣锁系统，最终泄压排出系统。熔渣为一种惰性玻璃状物质。

出气化炉的粗煤气夹带着飞散的熔渣粒子被循环冷却煤气激冷，使熔渣固化而不致

黏在合成气冷却器壁撒花姑娘，然后再从煤气中脱除。合成气冷却器采用水管式废热锅炉，用来产生中压饱和蒸汽或过热蒸汽。粗煤气经省煤器进一步回收热量后进入陶瓷过滤器除去细灰（<20mg/m3）。部分煤气加压循环用于出炉煤气的激冷。粗煤气经脱除氯化物、氨、氰化物和硫（H2S、COS），HCN转化为N2或NH3，硫化物转化为单质硫。工艺过程中大部分水循环使用，废水在排放前需经生化处理。如果要将废水排放量减少到零，可用低位热将水蒸发。剩下的残渣只是无害的盐类。

35、煤炭液化

煤炭液化：是将煤中的有机质转化为液态产物，其目的是获得和利用液态的碳氢化合物替代石油及其制品，来生产发动机用液体燃料和化学品。煤炭液化有直接液化和间接液化两种。

（1）直接液化是在高温高压下，借助于供氢溶剂和催化剂，使氢元素进入煤及其衍生物的分子结构，从而将煤转化为液体运输燃料或化工原料。通过煤直接液化，不仅可生产汽油、柴油、液化石油气、喷气燃料油，还可提供苯、甲苯、二甲苯混合物及生产乙烯、丙烯等重要烯烃原料。在煤直接液化过程，煤中99%的硫以硫磺的形式得以回收，因此是一种先进的洁净煤利用技术。

煤直接液化工艺过程是把煤先磨成粉，再和自身产生的液化重油（循环溶剂）配成煤浆，在高温和高压下直接加氢，将煤转化成液体产品。整个过程可分成三个主要工艺单元。①煤浆制备单元：将煤破碎至<0.2mm以下与溶剂、催化剂一起制成煤浆；②反应单元：在反应器内在高温高压下进行加氢反应，生成液体物；③分离单元：将反应生成的残渣、液化油、反应气分离开，重油作为循环溶剂配煤浆用。煤炭直接液化是目前由煤生产液体产品方法中最有效的路线。液体产率超过70%（以无水无灰基煤计算），工艺的总热效率通常在60%~70%。

根据煤是一步转化为可蒸馏的液体产品还是分两步转化为可蒸馏的液体产品，可将煤炭直接液化工艺简单地分为单段和两段两种工艺。①单段液化工艺通过一个主反应器或一系列反应器生产液体产品。这种工艺包含一个合在一起的在线加氢反应器，对液体产品提质而不能直接提高总转化率；②两段液化工艺通过两个反应器或两系列反应器生产液体产品。第一段的主要功能是煤的热解，在此段中不加催化剂或加入低活性可弃性催化剂。第一段的反应产物在第二段反应器中，在高活性催化剂存在下加氢再生产出液体产品。

直接液化工艺流程实例：

1）埃克森供氢溶剂法（EDS工艺）

基本原理：利用间接催化加氢液化技术使煤转化为液体产品，即在特别控制的条件下采用类似于普通催化加氢的方法，对产自煤液化工艺本身的作为循环溶剂中的中、重馏分进行加氢，加氢后的循环溶剂在反应过程中释放出活性氢提供给煤的热解自由基碎片。释放出活性氢的循环溶剂馏分通过再加氢恢复供氢能力，制成煤浆后又进入反应系统，向系统提供活性氢。通过对循环溶剂的加氢提高溶剂的供氢能力，是EDS工艺的关

键特征。

工艺流程：煤与加氢后的溶剂制成煤浆后，与氢气混合预热后进入上流式试管式液化反应器，反应温度为425~450℃，反应压力17.5MPa。不需另加催化剂。反应产物进入气液分离器，分出气体产物和液体产物。气体产物通过分离后，富氢气与新鲜氢混合使用。液体产物进入常、减压蒸馏系统，分离成气体燃料、石脑油、循环溶剂馏分、和其他液体产品及含固体的减压塔釜底残渣。循环溶剂馏分（中、重馏分）进入溶剂加氢单元，通过催化加氢恢复循环溶剂的供氢能力。循环溶剂的加氢在固定床催化反应器中进行。反应器操作温度370℃，操作压力11MPa。改变条件可以控制溶剂的加氢深度和质量。溶剂加氢装置可在普通的石油加氢装置上进行。加氢后的循环溶剂用于煤浆制备。含固体的减压釜底残渣在硫化装置进行焦化，以获得更多的液体产物。硫化焦化产生的焦在气化装置中气化制取燃料气。硫化焦化和气化被组合在一套装置中联合操作，被称作灵活焦化法。灵活焦化法的焦化部分反应温度为485~650℃，气化部分的反应温度为800~900℃，整个停留时间为0.5~1h。

2）氢煤法（H-Coal工艺）

工艺流程：煤与含有固体的液化粗油和循环溶剂配成煤浆，与氢气混合后经预热加入到沸腾床反应器，反应温度425~455℃，反应压力20MPa。颗粒催化剂床层的膨胀和沸腾主要靠向上流动的液相速度来实现，提高液相速度的方法是在反应器底部设液体循环泵。反应产物排出反应器后，经冷却、气液分离后，分成气相、不含固体液相和含固体液相。气相净化后富氢气体循环使用，与新鲜氢一起进入煤浆预热器。不含固体液相进入常压蒸馏塔，分馏出石脑油馏分和燃料油馏分。含未反应煤等的固体液相进入旋液分离器。分离成高固体液化粗油和低固体液化粗油。低固体液化粗油一部分返回煤浆制备罐作为溶剂来制备煤浆，以减少煤浆制备所需的循环溶剂。另一方面由于液化粗油返回反应器，可以使粗油中的重质油进一步分解为低沸点产物，提高油收率。高固体液化粗油进入加压蒸馏装置，分离成重质油和液化残渣。部分常压蒸馏塔底油和部分减压蒸馏塔顶油作为循环溶剂返回煤浆制各罐。

（2）间接液化是首先将煤气化制合成气（CO+H2），合成气经净化、调整H2/CO比，再经过催化合成为液体燃料。其优点是煤种适应性较宽、操作条件相对温和、煤灰等三废问题主要在气化过程中解决，其缺点是总效率比直接液化低。

F-T（费托）合成：指CO在固体催化剂作用下非均相氢化生成不同链长的烃类（C1~C25）混合物和含氧化合物的反应。

36、煤炭加氢液化的基本原理：煤是非常复杂的有机物，在加氢液化过程中发生的化学反应也极其复杂。煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三个过程：（1）煤的分解：当温度升至300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，打破了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围。

（2）对自由基碎片的供氢：在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下，

自由基被加氢得到稳定，称为沥青烯及液化油的分子。

（3）沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。

在煤液化装置的连续运转过程中，实际使用的溶剂是煤直接液化产生的中质油和重质油的混合油，称作循环溶剂，其主要组成是2~4环的芳烃和氢化芳烃。循环溶剂经过预先加氢，提高了溶剂中氢化芳烃的含量，可以提高溶剂的供氢能力。